Алгоритм проведення попередньої дегазації методом гравітаційного знещільнення вуглепородного масиву
Приводится алгоритм проведения предварительной дегазации при применении нового способа гравитационной разгрузки на угольных месторождениях Донбасса и Львовско-Волынского бассейнов. Среди главных эффектов, которые будут получены при внедрении способа – обеспечение безопасности работ на шахтах и промы...
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2010
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33305 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Алгоритм проведення попередньої дегазації методом гравітаційного знещільнення вуглепородного масиву / Б.І. Лелик // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 87. — С. 76-81. — Бібліогр.: 2 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860079515450998784 |
|---|---|
| author | Лелик, Б.І. |
| author_facet | Лелик, Б.І. |
| citation_txt | Алгоритм проведення попередньої дегазації методом гравітаційного знещільнення вуглепородного масиву / Б.І. Лелик // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 87. — С. 76-81. — Бібліогр.: 2 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Приводится алгоритм проведения предварительной дегазации при применении нового способа гравитационной разгрузки на угольных месторождениях Донбасса и Львовско-Волынского бассейнов. Среди главных эффектов, которые будут получены при внедрении способа – обеспечение безопасности работ на шахтах и промышленная добыча метана.
The algorithm of realization of pre-degassing with using new way of gravitational unloading on coal fields of Donbas and Lviv-Volyn basins is given in this article. Guaranteeing of safety works in mines and industrial methane-mining are between main effects which will be got on conditions of application of this method.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:15:22Z |
| format | Article |
| fulltext |
76
УДК 622.411:622.278
Канд. геол.-мінерал. наук Б. І. Лелик,
(ЗАТ «Концерн НАДРА»)
АЛГОРИТМ ПРОВЕДЕННЯ ПОПЕРЕДНЬОЇ ДЕГАЗАЦІЇ МЕТОДОМ
ГРАВІТАЦІЙНОГО ЗНЕЩІЛЬНЕННЯ ВУГЛЕПОРОДНОГО МАСИВУ
Приводится алгоритм проведения предварительной дегазации при применении нового
способа гравитационной разгрузки на угольных месторождениях Донбасса и Львовско-
Волынского бассейнов. Среди главных эффектов, которые будут получены при внедрении
способа – обеспечение безопасности работ на шахтах и промышленная добыча метана.
ALGORITHM OF REALIZATION OF PRE-DEGASSING WITH THE
METHOD OF GRAVITATIONAL DISINTEGRATION OF COAL MASSIF
The algorithm of realization of pre-degassing with using new way of gravitational unloading on
coal fields of Donbas and Lviv-Volyn basins is given in this article. Guaranteeing of safety works
in mines and industrial methane-mining are between main effects which will be got on conditions of
application of this method.
Вирішення проблем безпеки експлуатації газонасичених вугільних шахт та видо-
буток метану вугільних родовищ як альтернативного джерела енергії в Україні є та
залишається на перспективу надзвичайно актуальним питанням. Як свідчить світовий
досвід, а особливо США, вирішення цих комплексних проблем здійснюється голов-
ним чином через проведення попередньої дегазації вугільних родовищ.
Технологічно, в основі будь-якої дегазації, у т.ч. попередньої, лежить спо-
сіб(и) за допомогою яких можна здійснювати цей процес. Так, основним ін-
струментом проведення попередньої дегазації на вугільних родовищах США,
виходячи із їх гірничо-геологічних особливостей (потужні вугільні пласти, ви-
сока газопроникність та ін.), є застосування способу гідророзриву пластів. На
жаль, цей метод, при випробуваннях та дослідженнях, проведених ДП «ЦАВП»
та ТОВ «Екометан» на родовищах Донбасу показали їх низьку ефективність. Це
пояснюється, в основному, низькою газопроникністю пластів вугілля та порід,
малими товщинами вугільних пластів, високою кольматацією потенційних ко-
лекторів у процесі бурових робіт промивними рідинами та технологічними рі-
динами при проведенні гідророзривів.
Альтернативним до гідророзриву є спосіб попередньої дегазації, який реалізо-
вується через буріння вертикальних та похило-спрямованих свердловин та базу-
ється на ініціюванні гравітаційного розщільнення вугленосної товщі через підзе-
мну газифікацію нижчезалягаючого вугільного пласта товщиною 0,2 – 0,5 м для
створення пустот, по аналогії із шахтною розробкою. Спосіб розроблений для
умов українських вугільних родовищ Донецького і Львівсько-Волинського басей-
нів та запатентований ЗАТ «Концерн НАДРА» [1].
За результатами Всеукраїнського конкурсу «ТОП-Енергоефективність»
2009, пропонована технологія, за оцінками експертів, визнана переможцем у
номінації «Кращий науково-технічний прорив» [2].
Механізм реалізації складається із двох добре відомих та апробованих на
практиці методів - підземної газифікації та гравітаційного розвантаження. Суть
77
технології полягає в об’єднанні двох методів у просторі та часі з отриманням
комплексного ефекту. Широке промислове впровадження способу можливе за
умови попереднього проведення пілотних проектів окремо для гірничо-
геологічних умов Донецького та Львівсько-Волинського басейнів.
Алгоритм (послідовність) впровадження технології полягає у реалізації
окремих етапів та підетапів робіт по басейнах, які відображені у таблиці 1.
Таблиця 1 – Алгоритм впровадження технології гравітаційного розщільнення
вуглепородного масиву
Етапи робіт
І. Підготовчий ІІ. Пілотний ІІІ. Широкомасштабний
1.1. Загальна геоло-
гічна оцінка газо-
вугільних родовищ;
1.2. Визначення пе-
реліку діючих га-
зонебезпечних
шахт, де необхідне
проведення попе-
редньої дегазації;
1.3. Визначення пе-
реліку перспектив-
них газонебезпеч-
них шахт, де необ-
хідне проведення
попередньої дега-
зації;
1.4. Вибір шахтних
полів для поперед-
ньої дегазації
2.1. Оцінка гірничо-геологічних умов та вибір ділянки для
проведення попередньої дегазації;
2.2. Проведення 3-D сейсморобіт до початку газифікаційних
робіт для деталізації та уточнення геолого-структурної будо-
ви ділянки;
2.3. Узагальнення наявного геологічного та набутого сейсмі-
чного матеріалів та створення електронної базової структур-
но-тектонічної моделі ділянки;
2.4. Розгляд варіантів з вибору оптимальних схем для прове-
дення підземної газифікації та місць закладення дегазаційних
свердловин;
2.5. Розгляд варіантів та вибір конструкцій свердловин, схем
цементування обсадних труб, навігаційного обладнання та ін.;
2.6. Складання проектно-кошторисної документації на бурін-
ня вертикальних та похило-спрямованих нагнітаючих, екс-
плуатаційних та дегазаційних свердловин для проведення га-
зифікації (випалювання) пласта та дегазації масиву, геофізич-
них та промислово-дослідних робіт;
2.7. Узгодження проекту в установленому порядку та органі-
зація робіт;
2.8. Буріння усіх типів свердловин, проведення геофізичних
досліджень, пластовипробувань, облаштування свердловин;
2.9. Підготовчі роботи до підземної газифікації пласта, розпа-
лювання пласта;
2.10. Проведення підземних газифікаційних робіт по некон-
диційному вугільному пласту, визначення режиму газифіка-
ції, проведення площадного випалювання;
2.11. Отримання енергетичного газу із калорійністю 1000-
4000 ккал/кг при газифікації із експлуатаційних свердловин;
2.12. Отримання високоякісного газу із дегазаційних свердло-
вин із вмістом СН4 > 90-95 % при гравітаційному розванта-
женні вуглепородної товщі;
2.13. Повторне проведення 3-D сейсморобіт після проведення
бурових, газифікаційних та дегазаційних робіт для створення
дегазаційної моделі ділянки;
2.14. Проведення дослідно-промислових випробувань сверд-
ловин;
2.15. Оцінка дебіту припливів газу;
2.16. Визначення запасів метану;
2.17. Підготовка газу відповідно технічних умов та реалізація
його споживачам.;
2.18. Складання звіту за результатами проведених випробува-
льних робіт та розробка «Тимчасового методичного керів-
ництва з проведення попередньої дегазації методом гравіта-
ційного розщільнення вуглепородного масиву»
3.1. Проведення широ-
комасштабних робіт з
попередньої дегазації
шахтних полів (ділянок)
згідно результатів ви-
пробувальних робіт та
«Тимчасового методич-
ного керівництва з про-
ведення попередньої де-
газації методом гравіта-
ційного розщільнення
вуглепородного масиву»
78
Кожен із трьох етапів послідовності впровадження технології є важливим та
має свої особливості.
Так, на першому етапі, необхідно визначитись із ділянками дегазації (шахт-
ними полями) та об’єктами, перспективними як для розвитку діючих шахт так і
тих, які плануються до будівництва (рис. 1).
Рис. 1 – Блок-схема вибору об’єктів для проведення підземної газифікації та попередньої де-
газації промислової вугленосної товщі
Для правильного моделювання процесів та вибору ділянок для підземної га-
зифікації та дегазації масиву необхідно провести аналіз оцінки наявних геоло-
гічних матеріалів стосовно особливостей структурно-тектонічної будови, газо-
носності масиву, якості вугілля, гідрогеологічних характеристик, глибин заля-
гання пластів, кутів падіння, простягання пласта, інфраструктури та ін. Вико-
нання робіт з аналізу та вибору ділянок для дегазації і складання проектів під-
носить роботу фахівців вугільної галузі на новий науково-технічний рівень.
Підстеляючі продуктивну товщу, некондиційні малопотужні вугільні плас-
ти, придатні для підземної газифікації у геологічному розрізі присутні практич-
но повсюди. Віддаль до таких пластів, залежно від родовища, вимірюється, пе-
реважно, першими десятками метрів. Для таких пластів характерна витрима-
ність по площі залягання, низька зольність вугілля, висока теплота згорання та
інші якісні показники, що сприятиме їх ефективній площадній газифікації.
Оцінка об’єктів робіт та вибір ділянок, а також складання проекту буде про-
водитись із широким залученням фахівців та матеріалів ДП “Геоінформ”, галу-
зевих проектних інститутів, шахт, регіональних геологічних та виробничих пі-
дприємств закріплених за відповідними територіями.
Другий етап пілотних робіт є надзвичайно важливим у випробуванні та ада-
птації технології до гірничо-геологічних умов вугільних родовищ.
З метою промислової апробації вітчизняної технології пропонуємо виконати
роботи по двох пілотних проектах окремо для ділянок Донецького та Львівсь-
ко-Волинського. Реалізація пілотних проектів дозволить використати їх резуль-
тати як базову модель для проведення широкомасштабних робіт, що сприятиме
швидшому впровадженню технології у виробництво, створенню вітчизняної га-
зовугільної галузі, залученню іноземних інвестицій.
79
Робота буде виконуватись із максимальним використанням вітчизняного та
іноземного досвіду стосовно буріння вертикальних та похило-спрямованих све-
рдловин, а також проведення підземної газифікації (рис. 2).
Рис. 2 – Блок-схема проведення бурових робіт на дослідних ділянках
Пілотним проектом будуть обґрунтовані конструкції свердловин, розрахо-
вані кількість та сортамент обсадних труб, їх цементаж, противикидне облад-
нання, вибір навігаційного обладнання для буріння технологічних каналів, кі-
лькість та типи компресорів, та інше необхідне обладнання згідно технологіч-
них регламентів. Крім цього, окремо будуть обґрунтовані та розраховані геоло-
гічні та технологічні методи досліджень (відбір керну для вивчення колектор-
ських властивостей, пластовипробування, каротаж свердловин, перелік та час
на проведення дослідних робіт та інші).
Орієнтовно, по одній ділянці, планується провести буріння трьох газифіка-
ційних свердловин (нагнітаюча, експлуатаційна та технічна) із похило-
спрямованими технологічними каналами та однієї дегазаційної свердловини.
Глибини свердловин, довжина технологічних каналів та їх кількість будуть ро-
зраховуватись пілотним проектом та залежатимуть від місця розташування
конкретної ділянки (рис. 3).
Рис. 3 – Принципова схема проведення підземної газифікації через свердловини
Важливим завданням при апробації технології є створення ефекту максима-
льно повного випалювання пласта по площі його залягання по аналогії із фор-
80
муванням пустот шахтним способом. Для цього, необхідною умовою проведен-
ня керованої газифікації пласта буде застосування навігаційного обладнання з
використанням елементів залягання пласта, оптимальним вибором азимута та
траєкторії буріння технологічних каналів, віддалі між каналами, збивки каналів
випалювання та ін. Усі ці та інші проектні рішення будуть обґрунтовуватись та
розраховуватись проектом газифікаційних робіт (рис. 4).
Рис. 4 – Один із можливих варіантів проведення площадної газифікації (випалювання) не-
кондиційного вугільного пласта
Підземна газифікація буде здійснюватися безлюдним способом. Дегазація
масиву буде проводитись через вертикальну свердловину, спеціально пробуре-
ну до зони активного зрушення продуктивної товщі, глибина якої буде розра-
хована проектом (рис.5).
Рис. 5 – Блок-схема проведення попередньої дегазації способом гравітаційного розщільнення
товщі
Газ, який буде дренуватись через систему існуючої та створеної унаслідок
розвантаження дрібної тріщинуватості, відзначатиметься високим вмістом ме-
тану (більше 90 - 95 %). Дегазація масиву буде здійснюватись як із вугільних
пластів, так і вміщуючих їх газонасичених порід-колекторів (пісковики, круп-
нозернисті алевроліти).
Передбачається, що при запуску «процесу» (відбір «першого» газу із дегаза-
ційних свердловин при гравітаційному розвантаженні) зрушена вуглепородна
система перейде в режим «самоініційованої інтенсифікації дегазації», що су-
81
проводжуватиметься додатковим розкриттям тріщин товщі при звільненні її від
газу, створенням пустот і в цілому сприятиме максимально повній (70 - 80 %)
дегазації газонасиченого вуглепородного масиву.
Ефективність дії способу можна буде перевірити шляхом співставлення ре-
зультатів проведення 3-D сейсморобіт до початку проведення газифікаційних
робіт (створення базової структурно-тектонічної моделі ділянки) і після граві-
таційного розщільнення товщі. Та головним критерієм ефективності буде дебіт
дегазаційних свердловин.
За результатами робіт буде складений звіт по дослідно-промислових випро-
буваннях нової технології. Пропонується за результатами робіт, при умові
отримання позитивних результатів, розробити «Тимчасове методичне керівни-
цтво з проведення попередньої дегазації методом гравітаційного розщільнення
вуглепородного масиву».
Третій етап робіт передбачає широкомасштабне впровадження технології на
вугільних родовищах України, шляхом буріння сотень свердловин на шахтних
полях, використання результатів випробування отриманих на пілотній стадії.
Висновки. Застосування пропонованої технології дозволить проводити си-
стемну комплексну роботу із промислового відбору газу, підготовки «безпеч-
них за газом» ділянок для шахтного будівництва, а також удосконалення сис-
тем дегазації діючих шахт. Пробурені дегазаційні свердловини на стадії попе-
редньої дегазації будуть використовуватись на усіх етапах освоєння родовища:
попередньої дегазації (завчасно до будівництва шахти) – під час будівництва та
експлуатації - після закриття шахти із орієнтовним сумарним терміном «жит-
тя» промислу 50 – 70 років. Попередньо розрахована окупність капітальних
витрат становить 1,5 – 2 роки. Цей спосіб може бути успішно використаним на
газовугільних родовищах не тільки України але й інших країн світу із подібни-
ми гірничо-геологічними умовами.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Лелик Б. І. Патент України на корисну модель № 35282 від 10.09.2008 р. Спосіб попередньої дегазації
вугленосної товщі.
2. Майоров К. «ТОП-Енергоефективність» 2009 / Энергосбережение. – № 2. – 2010. – С. 7.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33305 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:15:22Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лелик, Б.І. 2012-05-27T14:17:29Z 2012-05-27T14:17:29Z 2010 Алгоритм проведення попередньої дегазації методом гравітаційного знещільнення вуглепородного масиву / Б.І. Лелик // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 87. — С. 76-81. — Бібліогр.: 2 назв. — укр. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33305 622.411:622.278 Приводится алгоритм проведения предварительной дегазации при применении нового способа гравитационной разгрузки на угольных месторождениях Донбасса и Львовско-Волынского бассейнов. Среди главных эффектов, которые будут получены при внедрении способа – обеспечение безопасности работ на шахтах и промышленная добыча метана. The algorithm of realization of pre-degassing with using new way of gravitational unloading on coal fields of Donbas and Lviv-Volyn basins is given in this article. Guaranteeing of safety works in mines and industrial methane-mining are between main effects which will be got on conditions of application of this method. uk Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Алгоритм проведення попередньої дегазації методом гравітаційного знещільнення вуглепородного масиву Algorithm of realization of pre-degassing with the method of gravitational disintegration of coal massif Article published earlier |
| spellingShingle | Алгоритм проведення попередньої дегазації методом гравітаційного знещільнення вуглепородного масиву Лелик, Б.І. |
| title | Алгоритм проведення попередньої дегазації методом гравітаційного знещільнення вуглепородного масиву |
| title_alt | Algorithm of realization of pre-degassing with the method of gravitational disintegration of coal massif |
| title_full | Алгоритм проведення попередньої дегазації методом гравітаційного знещільнення вуглепородного масиву |
| title_fullStr | Алгоритм проведення попередньої дегазації методом гравітаційного знещільнення вуглепородного масиву |
| title_full_unstemmed | Алгоритм проведення попередньої дегазації методом гравітаційного знещільнення вуглепородного масиву |
| title_short | Алгоритм проведення попередньої дегазації методом гравітаційного знещільнення вуглепородного масиву |
| title_sort | алгоритм проведення попередньої дегазації методом гравітаційного знещільнення вуглепородного масиву |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33305 |
| work_keys_str_mv | AT lelikbí algoritmprovedennâpoperednʹoídegazacíímetodomgravítacíinogozneŝílʹnennâvugleporodnogomasivu AT lelikbí algorithmofrealizationofpredegassingwiththemethodofgravitationaldisintegrationofcoalmassif |